Катализатор для окислительного аммонолиза алкилбензолов или алкилпиридинов

Катализатор для окислительного аммонолиза алкилбензолов или алкилпиридинов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО АММОНОЛИЗА АЛКИЛБЕНЗОЛОВ И АЛКИЛПИРИДИНОВ , содержащий пятиокись ванадия , двуокись титана и двуокись олова, отличающийся тем, что, с целью повьшения активности и селективности катализатора, он содержит указанные компоненты в следующем молярном отношении пятиокись ванадия : двуокись олова : двуокись титана 1 :

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g гРУУ„Р,1! <1 11

HATT* 1й ;;л. ;, . ья1,:

E . 1Б) и! В, с.,-, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 2809351/23-.04 (22) 26.07.79 (46) 30.11.89. Бюл.N - 44 (71) Институт химических наук

АН КазССР (72) Б.В.Суворов, Д.Х.Сембаев, И.С.Колодина, Л.И.Саурамбаева, В.И.Башни, T.À.Àôàíàñüåâà, Н.А.Белова, Л.Ф.Габдуллина, Э;М.Гусейнов, К.Х.Джумакаев, Е.П.Кленова, В.С.Кудинова, Г.Г.Невердовский, Л.А.Степанова, Л.А.Togopoaa и Е.Н.Герман (53) 66.097.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 116220, кл. В 01 J 23/22, 1958.

Авторское свидетельство CGCP

У 271495, кл. В 01 J 37/04, 1970.

Авторское свидетельство СССР В 298163, кл. В 01. J 23/22, 1970.

Изобретение относится к катализаторам для окислительного аммонолиза алкилбензолов и алкилпиридинов.

Известен катализатор для окислительного аммонолиза алкилбензолов и пиридиновых оснований, содержащий

75% пятиокиси ванадия и 25% двуокиси олова. На указанном плавленом ванадий-оловянном катализаторе при нагрузке 25 г и-ксилола на литр катализатора в час получают динитрил терефталевой кислоты с выходом 71,3% от теории в расчете на поданное сырье.

Известен также катализатор окислительного аммонолиза алкнлпиридинов, состоящий из пятиокиси ванадия и двуокиси титана в молярном соотношении V Og .TiO = 1: (0,535 — 0,658) а,. SU 891142 А1 (д) 4 В 01 J 23/22, С 07 C 121/48

2 (54)(57) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО АИМОНОЛИЗА АЛКИПБЕНЗОЛОВ И АЛКИЛПИРИДИНОВ, содержащий пятиокись ванадия, двуокись титана и двуокись олова, отличающийся тем, что, с целью повышения активности и селективI ности катализатора, он содержит указанные компоненты в следующем молярном отношении пятиокись ванадия: двуокись олова : двуокись титана =

1: (0,6-35) : (0,6-35) °

При нагрузке 20,6 г 3-пиколина полу-, чают 3-цианпиридин с выходом до

89,5%.

Недостатком указанных катализато-. ров является их низкая активность Оаиб в реакции окислительного аммонолиза алкилбензолов и алкилпиридинов.

Ближайшим решением поставленной задачи является катализатор для окисления и окислительного аммонолиэа ароматических и гетероциклических соединений, состоящий иэ пятиокиси ва- )ф» надия и двуокиси титана при молярном соотношении 7 О .TiO 1:(1-32) с добавкой окислов хрома, марганца, меди, ниобия, молибдена, серебра, олова, тантала, вольфрама, висмута или тория в количестве 0,001;

891142

0,01 моль на моль активных компонентов., При окислительном аммонолизе 3-пиколина на ванадий-THTdBoBDM катализаторе с добавкой окиси олова состава

V. T20<.Яп0 = 1:16:0,002 получа5 ют 3-цианпиридин .с выходом 512 от теории в расчете на поданный 2-метил

5-э тилпиридин.

Недостатком указанного катализатора является его невысокая активность и селективность по целевым продуктам.

Цель изобретения — повышение актив ности и селективности катализатора.

Это достигается описываемым катализатЬром для окислительного аммонолиза алкилбензолов и алкилпиридинов, содержащим пятиокись ванадия, двуокись титана и двуокись олова в молярном отношении 1:(0,6-35):(0,6-35) °

Отличительным признаком настоящего катализатора является новое количественное, соотношение компонентов. ., Сущностй изобретения заключается 25 в следующем.

Для приготовления катализатора измельчают окислы ванадия, титана и олова, смешивают их, формуют в гранулы размером 5Х5 мм и подвергают термической обработке при 700"900 С в о токе воздуха, Готовый катализатор загружают в реактор проточного типа и при 320480 С пропускают над ним смесь алкилбензолов или алкилпиридинов, воздуха, аммиака и воды.

Катализатор с различным соотношением окислов ванадия, олова и титана испытывают в реакции окислительного аммонолиза п-ксилола, псевдокумола, 3- и 4-пиколинов, 3 5-лутидина и 2метил-5-этилпиридина. Катализатор показал высокую активность .и селективность при больших нагрузках. Изоб- 45 ретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 62 6 r пятиокиси ванадия, 51,8 г двуокиси олова и

526,6 r двуокиси титана перемешивают в шаровой мельнице. Из полученной шихты формуют гранулы размером 5 х 5 мм и подвергают их термической об" работке при 800 С в течение 2 ч в токе воздуха.

S5

Полученный катализатор с молярным соотношением окислов V О:SnO :TiO =

1: 1: 15 в количестве 120 мп з агружают в ре актор про точно ro типа.

Смесь реагирующих компонентов, состоящую из п-ксилола, воздуха, аммиака и паров воды, пропускают через катализатор при 465 С. Скорость подачи п- ксилола — 72 r, воздуха - 2500 л, аммиака — 228 r и воды — 400 r на литр катализатора в час. Молярное соотношение п-ксилол:О . ЯНз . Н О составляет 1:32:10:33. За 10 ч подают 86,4 r и-ксилола. Конверсия исходного угле-. водорода полная. Получают 85,6 г ди-,. нитрила терефталевой кислоты, что составляет 823 от теории в расчете на поданный п-ксилол. Съем динитрила терефталевой кислоты — 71,3 r с литра катализатора в час.

Пример 2. Катализатор, описанный в примере 1, загружают в реактор в количестве 100 мл и пропускают смесь реагирующих компонентов, состоящую из псевдокумола, воздуха, аммиака а и паров воды при 480 С. Скорость подачи псевдокумола — 37,5 r, воздуха—

2150 л, аммиака - 105 л, воды — 480 r на литр катализатора в час при молярном, соотношении псевдокумол: О .. NH

Н О 1 : 64 : 15 : 85. За 10 ч подают 37,5 г псевдокумола. Конверсия исходного углеводорода полная. Получают 32,8 r 4-цианфталимида, что составляет 617. от теории в расчете на поданHblH псевдокумол. Съем 4-цис-анфталимида — 27,3 г с литра катализатора в час.

Пример 3. Катализатор с молярным соотношением окислов 7 0

Sn0 . TiO = 1 : 35 : 0,6 готовят из 12,1 г пятиокиси ванадия, 352,2 r двуокиси олова и 3,2 r двуокиси титана по способу, описанному в примере 1.

Смесь, состоящую из 4-пиколина, воз-, духа, аммиака и паров воды, пропускают через катализатор (120 мл) при

375ОС. Скорость подачи 4-пиколина—

66,7г,воздуха — 2000 л, аммиака—

60,7 г и воды — 344,5 r на литр катализатора в час. 3а 20 ч подают 160 r

4-пиколина. Получают 168,7 г 4-цианпиридина, что составляет 957. от теории в расчете на поданный 4-пиколин при полной конверсии исходного алкилпиридина. Съем 4-цианпиридина с литра катализатора в час составляет 70,3 г.

Пример 4. Катализатор с мо;" лярным соотношением окислов V 0 .

SnO Ti0 = 1 : 25 : 35 готовят из 9,1 г V О, 188,8 r SnO< и 139,8

Тхба по способу, описанному в примере

Соотнонеиие компонентов катализатоРеким термической ооработки

Исходные вещества

Скорость пода ходиых компоп конверсия, Х

Циаипнридииы чи ис" ентов примера тура аки, чс

Нвнмен ванне ыход Съем, Х г/л кат, ч ра

ТемпеСхоВремя ° ч орг. венество, г/л кат ч воз" аммиак, г/л кат.ч ода

/л вт. ут Оз впо ратура, аС рость подачи дух, r/л кат. ч возАУ ха, л/ч

1 I 15 800 I 5

1 0,6 0,6 650 2,0

180 4-пиколнн

100 2500 64 400 Э90 100

4-цнвн- 97,0 )07 ° 7 пиридии

3-циам- 89,5 164 ° 2 пнриднн

3-циан- 94,5 84,3 пириднн

Э-цнвн- 96,0 133>2 пнрндин

3-метил 11,9 6,6

-5-цнанпиридин

Э,5-дн- 79,9 48,1 цивнпириднн

2-цнан- 22,2 9,7

-5-зтил" пирндин

2 ° 5-дини-62 8 26,81 внпнрндин

3-цивн- 6Ý,O 21з7

375 405 100

200 3-пиколнн 160 1750 55

8 1 8 8

200 Э"николин 80,3 1600 61 291 390 100

800 2,0

9 I 1 15 900 1,5 250 3-пиколин 125 2000 6! 340 390 100

1200 228

lO I I 15 800 1,5

3,5-луги- 50 дин

400 100

3000 60 - 340 100

l l 1 1 15 800 210

250 2-метил-S- 40 зтилпириднн

l2. 1 15 800 2,0

250 2-метил-5- 40

1600 60 900 Э20 100

Г зтиппиридин пирипин

5 89114

1. Смесь, состоящую из 3,5-лутидина, воздуха и аммиака, пропускают через катализатор (120 мл) при 380 С. Скорость подачи 3,5-лутидина — 50 г, воздуха — 1200 л, аммиака — 228 г на! литр катализатора в час. Всего за

10 ч подают 60 r 3,5-лутидина. Конверсия исходного диалкилпиридина полная.

Получают 59,2 r 3,5-дицианпиридина и

7,0 г З-метил-5-цианпиридина, что составляет соответственно 81,8 и

10,5%. Съем 3,5-дицнанпиридина—

49,3 r с литра катализатора в час.

Пример 5. Катализатор с мо-. лярным соотношением окислов U O

:. БпО: TiO = l 8: 8 готовят из

4 r U<0> 241

TiO по способу, описанному в примере 1. Смесь 2-метил-5-этилпиридина 20 (МЭП1а)з воздуха, аммиака и воды пропускают через катализатор (120 мл) при 340 С. Скорость подачи МЭП а—

40 r, воздуха — 1600 л, аммиака—

60 r, воды — 900 r на литр катализато- 25 ра в час. За 1О ч подают 48 г МЭП/а.

Конверсия исходного диалкилпиридина полная. Получают 25,2 г З-цианпириди==. на, .что составляет 61,2% от теории в г

2 6 расчете на поданный МЗП. Съем 3-цианпиридина — 21,0 г с литра катализатора в час.

Пример ы 6-12, иллюстрирующие применение других образцов катали затора на основе окислов ванадия, олова и титана для синтеза моно- и дицианпиридинов, приведены в таблице.

Катализатор по изобретению проявляет высокую активность и селективность в реакции окислительного аммонолиза ароматических и гетероциклических соединений. Целевые продукты образуются-..с большим выходом, чем на известных катализаторах9и не требуют дополнительной очистки.

Катализатор позволяет существенно повысить производительность процессов окислительного аммонолиза ароматических и гетероциклических соединений.

Таку при окислительном аммонолизе

4-метилпиридина при нагрузке 100 г на литр катализатора в час съем

4-цианпиридина составляет 107,7 r c литра катализатора, что в 5-10 раз превышает производительность,известных катализаторов.